#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis

De onde vem...
para onde vai?
ácido sulfúrico
O consumo per capita do ácido sulfúrico,
H 2
SO 4
(aq), constitui um índice do desenvolvimento
técnico de um país, o que mostra a enorme importância
desse produto na indústria de base.
A fabricação industrial de ácido sulfúrico envolve
três etapas:
• Obtenção de dióxido de enxofre, SO 2
(g).
• Conversão do dióxido de enxofre, SO 2
(g), em trióxido
de enxofre, SO 3
(g), que ocorre na presença
de um catalisador, ou seja, uma substância capaz
de aumentar a velocidade da reação sem participar
do produto final.
• Reação do trióxido de enxofre, SO 3
(g), com a água,
H 2
O(,), produzindo o H 2
SO 4
(aq) com concentração
de até 98%.
A obtenção do dióxido de enxofre, SO 2
(g), é feita
principalmente a partir da ustulação (queima de
sulfetos em fornos especiais com passagem de ar
quente) da pirita, FeS 2
(s), pulverizada ou granulada,
que é misturada com água numa proporção de
80% de água e 20% de pirita. Em seguida a suspensão
obtida é enviada para fornos especiais
(chamados fornos de leito fluidizado) para ser ustulada
segundo a reação:
4 FeS 2
(s) 1 11 O 2
(g) * ( 2 Fe 2
O 3
(s) 1 8 SO 2
(g)
No final do processo obtém-se o SO 2
(g) com um
rendimento de aproximadamente 14%.
Outras matérias-primas também são utilizadas
— em menor escala — na obtenção do dióxido de
enxofre, SO 2
(g), como o enxofre natural, S 8
(s), encontrado
em depósitos subterrâneos, o sulfeto de
zinco, ZnS(s), e o sulfato de cálcio, CaSO 4
(s), conforme
mostram as reações a seguir.
1 S 8
(s) 1 8 O 2
(g) * ( 8 SO 2
(g)
2 ZnS(s) 1 3 O 2
(g) * ( 2 ZnO(s) 1 2 SO 2
(g)
CaSO 4
(s) 1 C(s) * ( CaO(s) 1 CO(g) 1 SO 2
(g)
Também é possível obter enxofre pela oxidação
do gás sulfídrico, H 2
S(g), existente nos efluentes
gasosos de diversas instalações industriais, como
refinarias de petróleo e de gás natural. O enxofre
produzido pelo processamento de gás natural ou de
refinarias de petróleo tem contribuído, nos últimos
anos, com grande parte da oferta mundial dessa
matéria-prima.
O SO 2
(g) obtido é enviado então para a segunda
etapa do processo para ser convertido em SO 3
(g),
segundo a reação (reversível) abaixo:
2 SO 2
(g) 1 1 O 2
(g) F 2 SO 3
(g) 1 22,6 kcal/mol
À temperatura de 450 °C, cerca de 97% do
SO 2
(g) é lentamente convertido em SO 3
(g), porém,
se a temperatura sobe para mais de 500 °C, ocorre
a dissociação do SO 3
(g) em O 2
(g) e SO 2
(g). Para
operar entre essas duas temperaturas muito próximas,
torna-se necessário o uso de um catalisador
que acelere a reação.
O catalisador é uma substância que aumenta a
velocidade de uma reação, mas que ao final é recuperado
integralmente.
Os catalisadores utilizados são sólidos finamente
pulverizados, como platina metálica, Pt(s),
ou o pentóxido de divanádio, V 2
O 5
(s).
Em seguida, ocorre a absorção do SO 3
(g) em
água, com formação de H 2
SO 4
(aq):
1 SO 3
(g) 1 1 H 2
O(,) F 1 H 2
SO 4
(aq) 1 34,3 kcal
Para produzir o ácido sulfúrico concentrado
(também denominado oleum ou ácido sulfúrico fumegante),
H 2
SO 4
(aq) 1 SO 3
(aq), o trióxido de enxofre,
SO 3
(g), obtido na torre de síntese é enviado
para a torre de absorção, onde é dissolvido em
H 2
SO 4
(aq) a até 98%.
O ácido sulfúrico é usado na fabricação de fertilizantes,
filmes, fibras de raiom, medicamentos,
corantes, tintas, explosivos, baterias de automóvel
(acumuladores), refinação de petróleo, decapante
de ferro e aço, e ocupa o primeiro posto na produção
de substâncias químicas dos Estados Unidos, cuja
demanda ultrapassa 40 000 toneladas por ano.
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Capítulo 10